ITMI20091249A1 - APPARATUS FOR THE PRODUCTION OF HYDROGEN GASEOUS AND ENERGY GENERATION SYSTEM USING THE APPARATUS - Google Patents
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Description
“Apparato per la produzione di idrogeno gassoso e sistema di generazione di energia impiegante l’apparato †⠀ œEquipment for the production of gaseous hydrogen and energy generation system using the apparatus â €
Campo tecnico dell’invenzione Technical field of invention
La presente invenzione riguarda le tecniche di produzione di idrogeno gassoso e in particolare la produzione di idrogeno e ossigeno dall’acqua. Particolarmente, ma non limitativamente, la presente invenzione si riferisce alla produzione di idrogeno gassoso da impiegare come carburante. The present invention relates to the production techniques of gaseous hydrogen and in particular the production of hydrogen and oxygen from water. Particularly, but not limitingly, the present invention relates to the production of gaseous hydrogen to be used as fuel.
Tecnica nota Known technique
La produzione di idrogeno gassoso a partire dall’acqua, allo scopo di ottenere carburante, appare un’opportunità estremamente interessante vista la grande disponibilità di acqua in confronto con altre tipologie di carburante. The production of gaseous hydrogen from water, in order to obtain fuel, appears to be an extremely interesting opportunity given the large availability of water in comparison with other types of fuel.
L’elettrolisi dell’acqua risulta la tecnica più comune per la separazione dell’idrogeno dall’ossigeno. Ciononostante, l’elevata potenza elettrica richiesta dall’elettrolisi ha fatto sì che si ricercassero altre tecniche di produzione dell’idrogeno. Water electrolysis is the most common technique for separating hydrogen from oxygen. Nonetheless, the high electrical power required by electrolysis led to the search for other hydrogen production techniques.
A tal proposito, il documento di Fausto Elisei et al. “Produzione di idrogeno dall’acqua mediante fotolisi assistita da fotocatalizzatori innovativi†, (Ottavo Congresso Nazionale CIRIAF – Atti (Perugia 4-5 Aprile 2008) descrive l’impiego di una tecnica basata sulla fotolisi e fa anche riferimento ad un impianto sperimentale di sonofotolisi. In this regard, the document by Fausto Elisei et al. â € œProduction of hydrogen from water by photolysis assisted by innovative photocatalystsâ €, (Eighth National Congress CIRIAF - Atti (Perugia 4-5 April 2008) describes the use of a technique based on photolysis and also refers to an experimental sonophotolysis plant.
Breve sommario dell’invenzione Brief summary of the invention
La Richiedente ha osservato che le modalità di produzione di idrogeno gassoso della tecnica nota non risultano soddisfacenti, sia intermini di efficienza sia in termini di realizzabilità pratica di un corrispondente apparato. The Applicant has observed that the gaseous hydrogen production methods of the known art are not satisfactory, both in terms of efficiency and in terms of practical feasibility of a corresponding apparatus.
Lo scopo della presente invenzione à ̈ quello di proporre un apparato di produzione di idrogeno gassoso dall’acqua alternativo a quelli della tecnica nota e che, ad esempio, superi le limitazioni delle tecniche attualmente conosciute. The object of the present invention is to propose an apparatus for the production of gaseous hydrogen from water as an alternative to those of the known art and which, for example, overcomes the limitations of the techniques currently known.
La presente invenzione ha quindi per oggetto un apparato di produzione di idrogeno gassoso dall’acqua come descritto dalla rivendicazione 1 e da sue forme di realizzazione preferite descritte dalle rivendicazioni dipendenti 2-8. The present invention therefore relates to an apparatus for producing gaseous hydrogen from water as described in claim 1 and by its preferred embodiments described in dependent claims 2-8.
Forma oggetto dell’invenzione anche un sistema di generazione di energia come definito dalla rivendicazione 9 e da una sua forma di attuazione particolare descritta dalla rivendicazione 10. The invention also relates to an energy generation system as defined by claim 9 and by a particular embodiment thereof described by claim 10.
Breve descrizione dei disegni Brief description of the drawings
Ulteriori caratteristiche ed i vantaggi dell’invenzione risulteranno dalla descrizione che segue di una forma di realizzazione preferita e di sue varianti, fornita a titolo esemplificativo con riferimento ai disegni allegati, in cui: Further characteristics and advantages of the invention will emerge from the following description of a preferred embodiment and its variants, provided by way of example with reference to the attached drawings, in which:
la FIG. 1 mostra una sezione, secondo un piano longitudinale, di un primo stadio di un esempio di un apparato di produzione di idrogeno gassoso; FIG. 1 shows a section, according to a longitudinal plane, of a first stage of an example of a gaseous hydrogen production apparatus;
la FIG. 2 mostra una sezione, secondo un piano longitudinale, di un esempio di un secondo stadio di detto apparato di produzione di idrogeno gassoso; FIG. 2 shows a section, according to a longitudinal plane, of an example of a second stage of said apparatus for producing gaseous hydrogen;
la FIG. 3 mostra schematicamente un sistema di generazione di energia che impiega detto apparato di produzione di idrogeno. FIG. 3 schematically shows an energy generation system which uses said hydrogen production apparatus.
Descrizione dettagliata Detailed description
Le FIG. 1 e 2 mostrano, rispettivamente, e in sezione un primo stadio 100 e un secondo stadio 200 di un apparato o reattore per la produzione di idrogeno gassoso, realizzato secondo una forma di attuazione particolare dell’invenzione. FIGS. 1 and 2 show, respectively, and in section a first stage 100 and a second stage 200 of an apparatus or reactor for the production of gaseous hydrogen, made according to a particular embodiment of the invention.
Il primo stadio 100 comprende un contenitore 1 provvisto di uno o più ingressi per l’acqua. Ad esempio, il contenitore 1 à ̈ in acciaio e in particolare in acciaio AISI 361 L e può avere uno spessore di un millimetro. Gli ingressi per l’acqua sono, preferibilmente, realizzati mediante un primo gruppo di elettroiniettori 2 ed un opzionale secondo gruppo di elettroiniettori 3. Tali elettroiniettori sono, vantaggiosamente, del tipo a bassa pressione e provvedono a nebulizzare l’acqua in entrata su una pluralità di getti (per esempio, quattro getti). Secondo un esempio particolare la pressione in ingresso varia da 1 Bar a 5 Bar. Il primo gruppo di elettroiniettori 2 à ̈ controllato in modo asincrono rispetto al secondo gruppo di elettroiniettori 3 da una centralina elettronica (non mostrata) che provvede anche alla regolazione ciclica dei tempi di iniezione. The first stage 100 comprises a container 1 provided with one or more inlets for the water. For example, the container 1 is made of steel and in particular of AISI 361 L steel and can have a thickness of one millimeter. The inlets for the water are preferably made by means of a first group of electro-injectors 2 and an optional second group of electro-injectors 3. These electro-injectors are advantageously of the low pressure type and provide for nebulising the incoming water on a plurality of jets (for example, four jets). According to a particular example, the inlet pressure varies from 1 Bar to 5 Bar. The first group of electro-injectors 2 is controlled asynchronously with respect to the second group of electro-injectors 3 by an electronic control unit (not shown) which also provides cyclical regulation of the injection times.
Il primo stadio 100 à ̈ anche provvisto, in corrispondenza di un primo estremo, di un generatore di onde acustiche 4 adatto ad investire con onde acustiche l’acqua che fuoriesce in forma nebulizzata dai gruppi elettroiniettori 2 e 3, per produrre sonolisi. In particolare il generatore di onde acustiche 4 si concretizza in un trasduttore ad ultrasuoni. The first stage 100 is also provided, at a first end, with an acoustic wave generator 4 suitable for investing with acoustic waves the water that comes out in nebulized form from the electro-injector units 2 and 3, to produce sonolysis. In particular, the acoustic wave generator 4 takes the form of an ultrasound transducer.
Secondo un esempio, tale trasduttore ad ultrasuoni 4 comprende nove attuatori piezoelettrici circolari di diametro compreso tra 5 e 45 millimetri in ceramica SONOX P4 o PZT con capacità di nebulizzazione compresa fra 500 ml/h e 2000 ml/h, controllati con una potenza compresa tra i 2 e i 50 Watt e modulati con una frequenza compresa tra i 15 kHz e i 35 kHz. Si osservi che il trasduttore ad ultrasuoni à ̈ in grado di generare un fenomeno di cavitazione dell’acqua, trasformandola in vapore “freddo†con temperature d’esercizio comprese tra 30 e 80 °C. According to an example, this ultrasonic transducer 4 comprises nine circular piezoelectric actuators with a diameter between 5 and 45 millimeters in SONOX P4 or PZT ceramic with nebulization capacity between 500 ml / h and 2000 ml / h, controlled with a power between 2 and 50 Watts and modulated with a frequency between 15 kHz and 35 kHz. It should be noted that the ultrasound transducer is able to generate a phenomenon of cavitation of the water, transforming it into â € œcoldâ € steam with operating temperatures between 30 and 80 ° C.
Secondo l’esempio mostrato in FIG. 1, in una camera periferica 5 (di sagoma tubolare) del contenitore 1 à ̈ incluso un dispositivo riscaldatore 6 quale, in particolare, un riscaldatore ad induzione, comprendente una avvolgimento elettrico 7 (ad esempio in rame) avvolto su un nucleo 8. Il riscaldatore ad induzione 6 à ̈ tale da operare ad una frequenza compresa tra 100 kHz e 260 kHz su un nucleo 8 in ferro dolce che si riscalda per effetto induttivo a 700-800 °C consumando 400/500 Watt. Il riscaldatore 6 ha il compito di vaporizzare l’acqua e trasformarla in vapore secco. According to the example shown in FIG. 1, a heating device 6 is included in a peripheral chamber 5 (of tubular shape) of the container 1, such as, in particular, an induction heater, comprising an electrical winding 7 (for example made of copper) wound on a core 8. The induction heater 6 is such as to operate at a frequency between 100 kHz and 260 kHz on a soft iron core 8 which heats up by inductive effect to 700-800 ° C consuming 400/500 Watts. The heater 6 has the task of vaporising the water and transforming it into dry steam.
Secondo la forma di attuazione mostrata in FIG. According to the embodiment shown in FIG.
1, una sorgente di radiazione elettromagnetica 11, configurata per provocare fotolisi, à ̈ disposta all’interno della camera periferica 5 in prossimità del trasduttore ultrasonico 4. 1, a source of electromagnetic radiation 11, configured to cause photolysis, is arranged inside the peripheral chamber 5 near the ultrasonic transducer 4.
La sorgente di radiazione elettromagnetica 11 comprende, vantaggiosamente, un laser, per esempio, a stato solido e con potenza impiegata da 5 mW a 200 mW e una lunghezza d’onda di emissione compresa tra 200 nm a 880 nm e che opera, quindi, anche nel campo del visibile. The source of electromagnetic radiation 11 advantageously comprises a laser, for example, in solid state and with power used from 5 mW to 200 mW and an emission wavelength between 200 nm and 880 nm and which therefore operates , even in the visible field.
Una regione centrale del contenitore 1 à ̈ munita di un dispositivo di generazione elettrolitica 9 (cioà ̈ un dispositivo atto a provocare elettrolisi). Tale dispositivo 9 à ̈, vantaggiosamente, ad alta efficienza e comprende una pluralità di celle elettrolitiche 10, ad esempio in alta tensione (HT) che causano elettrolisi nel vapore che le attraversa in espansione ed accelerazione. Secondo un caso preferito tali celle elettrolitiche 10 sono in nichel e tungsteno e sono formate da più maglie reticolose in nichel, carburo di tungsteno e tungsteno. Le celle elettrolitiche 10 sono alimentate, per esempio, da una tensione continua che varia da 50 V fino a un massimo di 4000 V. Il dispositivo di generazione elettrolitica 9 fornisce un contributo alla trasformazione del vapore in una miscela HHO (cioà ̈ gas di Brown) e alla creazione di vapore ionizzato. A central region of the container 1 is equipped with an electrolytic generation device 9 (ie a device suitable for causing electrolysis). This device 9 is advantageously of high efficiency and comprises a plurality of electrolytic cells 10, for example in high voltage (HT) which cause electrolysis in the vapor which passes through them in expansion and acceleration. According to a preferred case, these electrolytic cells 10 are made of nickel and tungsten and are formed by a plurality of reticulated meshes of nickel, tungsten carbide and tungsten. The electrolytic cells 10 are powered, for example, by a direct voltage ranging from 50 V up to a maximum of 4000 V. The electrolytic generation device 9 contributes to the transformation of the vapor into an HHO mixture (i.e. Brown's gas ) and the creation of ionized vapor.
Preferibilmente, il primo stadio 100 à ̈ anche provvisto di un condotto di recupero 15 che si apre all’interno del contenitore 1 quale, ad esempio, un tubo in acciaio AISI 316L controllato da una valvola proporzionale (non mostrata) per il recupero dei gas di scarico/incombusti di un motore e successivamente usati per l’arricchimento stechiometrico e il preriscaldamento delle griglie 10. La prima uscita 12, che si raccorda al secondo stadio 200, fa sì che la miscela gassosa HHO e il vapore ionizzato formatisi nel primo stadio 100 accedano al secondo stadio 200. Preferably, the first stage 100 is also provided with a recovery duct 15 which opens inside the container 1 such as, for example, an AISI 316L steel tube controlled by a proportional valve (not shown) for the recovery of the exhaust / unburnt gases of an engine and subsequently used for the stoichiometric enrichment and preheating of the grids 10. The first outlet 12, which connects to the second stage 200, causes the gaseous mixture HHO and the ionized vapor to form in the first stage 100 they access the second stage 200.
Il secondo stadio 200 (FIG. 2) comprende un relativo contenitore 13, ad esempio, analogo (anche per materiali) al contenitore 1 sopra descritto. Una bocca di ingresso 14 del secondo stadio 200 Ã ̈ raccordata alla prima uscita 12 del primo stadio 100. The second stage 200 (FIG. 2) comprises a relative container 13, for example, similar (also for materials) to the container 1 described above. An inlet 14 of the second stage 200 is connected to the first outlet 12 of the first stage 100.
Vantaggiosamente, nella bocca di ingresso 14 Ã ̈ disposto un ulteriore dispositivo riscaldatore 16, comprendente, ad esempio un riscaldatore ad induzione, provvisto di un relativo nucleo 17 ed un rispettivo avvolgimento 18. Secondo un esempio, il riscaldatore ad induzione 16 opera ad una frequenza compresa tra 100 kHz e 260 kHz su un nucleo 17 in ferro dolce che si riscalda per effetto induttivo a 200-400 °C consumando 200 Watt. Il compito di questo riscaldatore 16 Ã ̈ quello di riscaldare il gas dopo le celle elettrolitiche 10 e riportarlo in temperatura. Advantageously, a further heating device 16 is arranged in the inlet port 14, comprising, for example, an induction heater, provided with a relative core 17 and a respective winding 18. According to an example, the induction heater 16 operates at a frequency between 100 kHz and 260 kHz on a soft iron core 17 which heats up by inductive effect to 200-400 ° C consuming 200 Watts. The task of this heater 16 is to heat the gas after the electrolytic cells 10 and bring it back to temperature.
All’interno di una camera 19 del secondo stadio 200 à ̈ disposta una pluralità di elementi separatori di flusso 20 (ad esempio, delle barre in acciaio AISI 316L) costruiti per incanalare opportunamente il gas. Inside a chamber 19 of the second stage 200 there is a plurality of flow separator elements 20 (for example, AISI 316L steel bars) constructed to suitably channel the gas.
Ai bordi della camera 19 à ̈ fissata una pluralità di sorgenti di radiazione elettromagnetica comprendenti, secondo l’esempio, lampade a scarica 22 e/o almeno un dispositivo LED 21. Le lampade a scarica 22 sono, ad esempio, bulbi a scarica operanti a una frequenza che varia tra i 200 e i 600 Hz con una lunghezza d’onda compresa tra 200 e 680 nm, pilotati con una potenza di 50 Watt. Per esempio, il LED 21 à ̈ un dispositivo UV ( ultravioletto )con emissione a 250-400 nm da 60 mW. Gli elementi separatori di flusso 20 obbligano il gas a transitare in prossimità delle sorgenti di radiazione 21 e 22. A plurality of electromagnetic radiation sources are fixed to the edges of the chamber 19 including, according to the example, discharge lamps 22 and / or at least one LED device 21. The discharge lamps 22 are, for example, discharge bulbs operating at a frequency that varies between 200 and 600 Hz with a wavelength between 200 and 680 nm, driven with a power of 50 Watts. For example, LED 21 is a UV (ultraviolet) device with an output of 250-400 nm from 60 mW. The flow separator elements 20 force the gas to pass in proximity to the radiation sources 21 and 22.
Secondo una forma di attuazione preferita, il secondo stadio 200 à ̈ anche provvisto di un dispositivo polarizzatore/separatore magnetico. Secondo un esempio particolare, tale dispositivo polarizzatore/separatore magnetico comprende due magneti 23 (N e S) affacciati (ad esempio, realizzati in lega di Ni-Cu-Ni) in grado di fornire un’energia magnetica di 40 N e un potere di attrazione di 100 Kg. A questi magneti 23 sono collegati diffusori di campo 27 costruiti, per esempio, in acciaio magnetico (per esempio, in AISI 314L). According to a preferred embodiment, the second stage 200 is also provided with a polarizer / magnetic separator device. According to a particular example, this polarizer / magnetic separator device comprises two magnets 23 (N and S) facing each other (for example, made of Ni-Cu-Ni alloy) capable of providing a magnetic energy of 40 N and a of attraction of 100 Kg. To these magnets 23 are connected field diffusers 27 constructed, for example, in magnetic steel (for example, in AISI 314L).
In accordo con un esempio particolare, il secondo stadio 200 à ̈ anche provvisto di un condotto di aspirazione 24 che consente l’aspirazione dall’esterno di comburente etilico, gassoso o vapore ionizzato per l’alimentazione da fornire ad un’uscita 26 e da impiegare per la messa in moto del motore a cui collegare l’apparato di produzione di idrogeno gassoso e il mantenimento/arricchimento stechiometrico fino al raggiungimento delle temperature di esercizio del motore stesso. In accordance with a particular example, the second stage 200 is also provided with a suction duct 24 which allows the suction from the outside of ethyl comburent, gaseous or ionized vapor for the supply to be supplied to a output 26 and to be used for starting the engine to which the hydrogen gaseous production apparatus and stoichiometric maintenance / enrichment are connected until the engine operating temperatures are reached.
Il condotto di aspirazione 24 à ̈ operativamente associato ad un generatore di plasma ionizzante 25 che consente di ionizzare il vapore o il comburente che transita nel condotto di aspirazione 24. Il generatore di plasma 25 consente di ionizzare il combustibile gassoso/liquido, con una tensione di circa 20000 V a polarità negativa e una frequenza operante tra i 3000 Hz e i 19000 Hz. The suction duct 24 is operatively associated with an ionizing plasma generator 25 which allows to ionize the vapor or comburent that passes through the suction duct 24. The plasma generator 25 allows to ionize the gaseous / liquid fuel, with a voltage of about 20,000 V with negative polarity and a frequency operating between 3000 Hz and 19000 Hz.
Il secondo stadio 200 à ̈ poi provvisto dell’uscita 26 per fornire l’idrogeno presente nel gas di Brown HHO e gas o comburente ibrido al motore. In alcune applicazioni, si potrebbe usare alcol etilico misto a vapore ionizzato o in certi casi ove presente Gas Propano, Butano o Metano. The second stage 200 is then provided with outlet 26 to supply the hydrogen present in the Brown HHO gas and hybrid gas or comburent to the engine. In some applications, ethyl alcohol mixed with ionized vapor or in some cases where Propane, Butane or Methane gas is present could be used.
Nel funzionamento, l’acqua nebulizzata à ̈ immessa mediante i gruppi di elettroiniettori 2 e 3 all’interno del contenitore 1 del primo stadio 100. Il trasduttore ad ultrasuoni 4 viene attivato in modo da generare onde acustiche provocando nell’acqua un fenomeno di cavitazione oscillante. Si osservi che le vibrazioni trasmesse dal trasduttore ad ultrasuoni 4 provocano nella molecola dell’acqua fenomeni di stiramento, deformazione piana e rotazione interna. L’acqua nebulizzata subisce, grazie alla cavitazione oscillante, una prima azione di sonolisi che provoca la formazione di idrogeno, e in particolare di gas di Brown (HHO) a bassa temperatura. In operation, the atomized water is introduced through the electro-injectors 2 and 3 inside the container 1 of the first stage 100. The ultrasound transducer 4 is activated in such a way as to generate acoustic waves causing a oscillating cavitation phenomenon. It should be observed that the vibrations transmitted by the ultrasound transducer 4 cause in the water molecule phenomena of stretching, plane deformation and internal rotation. The nebulized water undergoes, thanks to the oscillating cavitation, a first action of sonolysis which causes the formation of hydrogen, and in particular of Brown's gas (HHO) at low temperature.
Il gas di Brown (detto anche “ossidrogeno†) à ̈, come noto, una miscela di gas di idrogeno e ossigeno tipicamente nella proporzione atomica di 2 a 1, la stessa dell'acqua. Brown's gas (also known as â € œoxidrogenâ €) is, as is known, a mixture of hydrogen and oxygen gas typically in the atomic ratio of 2 to 1, the same as water.
Con riferimento alla combustione, il gas di Brown sfrutta gli atomi e non le molecole e la fiamma che ne scaturisce in caso di combustione riesce a vaporizzare le sostanze che si pongono davanti ad essa perché interagisce con la sostanza dell'oggetto che sta trattando. Pur sviluppando un calore di 130°C, il gas di Brown riesce a vaporizzare il tungsteno che si scioglie a circa 6.000°C, non emette radiazioni nocive e la sua fiamma può essere guardata senza maschere protettive; à ̈ inodore e non nuoce se inalato, non esaurisce l’ossigeno vicino alla fiamma perché proprio da questo deriva. L'ossidrogeno brucia (trasformandosi in vapore acqueo e rilasciando l'energia che sostiene la reazione) quando viene portato alla sua temperatura di autoignizione. With reference to combustion, Brown's gas exploits the atoms and not the molecules and the flame that arises in the event of combustion manages to vaporize the substances that are placed in front of it because it interacts with the substance of the object it is treating. While developing a heat of 130 ° C, Brown's gas manages to vaporize the tungsten which melts at about 6,000 ° C, does not emit harmful radiation and its flame can be viewed without protective masks; It is odorless and does not harm if inhaled, it does not run out of oxygen near the flame because it derives from this. Hydrogen gas burns (turning into water vapor and releasing the energy that sustains the reaction) when it is brought to its self-ignition temperature.
Questo vapore che risiede nella camera periferica 5 viene anche interessato dalle emissioni del laser 11 che, grazie ad un fenomeno di fotolisi, aumenta ulteriormente la produzione di idrogeno e in particolare di gas di Brown. This vapor which resides in the peripheral chamber 5 is also affected by the emissions of the laser 11 which, thanks to a phenomenon of photolysis, further increases the production of hydrogen and in particular of Brown's gas.
Il gas misto a vapore subisce poi un riscaldamento grazie ad uno scambio termico con il nucleo 8, che viene riscaldato dall’avvolgimento 7 raggiungendo, per esempio, una temperatura di circa 700-800 °C. Secondo un esempio, questo riscaldamento fornisce un contributo alla creazione di idrogeno e gas di Brown per un effetto di pirolisi. L’espansione gassosa che si crea grazie a tale riscaldamento consente al fluido trattato di raggiungere la zona in cui si trovano le griglie 10. The gas mixed with steam then undergoes heating thanks to a heat exchange with the core 8, which is heated by the winding 7 reaching, for example, a temperature of about 700-800 ° C. According to one example, this heating contributes to the creation of hydrogen and Brown's gas due to a pyrolysis effect. The gaseous expansion that is created thanks to this heating allows the treated fluid to reach the area where the grids 10 are located.
Le griglie 10 sono preriscaldate ad una temperatura adeguata dal gas di scarico proveniente dal motore e portato all’interno del contenitore 1 mediante il tubo di recupero 15. The grids 10 are preheated to a suitable temperature by the exhaust gas coming from the engine and brought inside the container 1 by means of the recovery pipe 15.
La differenza di potenziale (crescente verso la prima uscita 12) applicata alle griglie 10 provoca delle scariche elettriche che causano un’ulteriore separazione dell’idrogeno (elettrolisi, in questo caso) nel fluido trattato. Ad esempio, la differenza di potenziale varia in senso longitudinale da 50 V fino a 4000 V in modo da compensare la minore conduttività del fluido in prossimità della prima uscita 12. Le griglie 10 concorrono anche ad accelerare il gas (HHO e vapore) che le attraversa. The potential difference (increasing towards the first outlet 12) applied to the grids 10 causes electric discharges which cause a further separation of the hydrogen (electrolysis, in this case) in the treated fluid. For example, the potential difference varies longitudinally from 50 V up to 4000 V in order to compensate for the lower conductivity of the fluid near the first outlet 12. The grids 10 also contribute to accelerate the gas (HHO and steam) which passes through.
Il fluido trattato raggiunge quindi la prima uscita 12 e accede al secondo stadio 200. Il secondo stadio 200 ha il compito di tenere il gas HHO separato e stoccato. L’ulteriore riscaldatore ad induzione 16 provvede ad innalzare la temperatura del fluido presente nella bocca di ingresso 14, provocando, preferibilmente, pirolisi. Per fotopirolisi all’interno della camera 19, i LED 21 e la lampada a scarica 22 (che emette, per esempio, una luce a potenza di 50W con una temperatura interna di 1200 °C) agiscono sul fluido concorrendo a mantenerlo nella forma di gas di Brown. The treated fluid then reaches the first outlet 12 and enters the second stage 200. The second stage 200 has the task of keeping the HHO gas separated and stored. The further induction heater 16 increases the temperature of the fluid present in the inlet 14, preferably causing pyrolysis. For photopyrolysis inside the chamber 19, the LEDs 21 and the discharge lamp 22 (which emits, for example, a light at a power of 50W with an internal temperature of 1200 ° C) act on the fluid helping to keep it in the form of Brown's gas.
Secondo una forma di attuazione preferita, la lampada a scarica 22 emette ad una lunghezza d’onda compresa fra 220 nm e 550 nm, più preferibilmente, tale lampada emette ad una lunghezza d’onda compresa fra 240 nm e 280 nm. I migliori risultati sono stati ottenuti per lunghezze d’onda di emissione pari a circa 260 nm. According to a preferred embodiment, the discharge lamp 22 emits at a wavelength between 220 nm and 550 nm, more preferably, this lamp emits at a wavelength between 240 nm and 280 nm. The best results were obtained for emission wavelengths of approximately 260 nm.
I separatori magnetici 23 mantengono l’ossigeno separato dall’idrogeno e il gas di Brown viene arricchito con del vapore ionizzato grazie all’azione del generatore di plasma 25 e del tubo di aspirazione 24. Il generatore di plasma 25 provoca un processo plasmatico in alta tensione (HT) e, per esempio, opera a una frequenza compresa tra 3 Khz e i 19 Khz a polarizzazione negativa da 20000 V. Il gas di Brown così ottenuto costituisce un gassidrico ionizzato idoneo ad essere fornito ad un bruciatore di motore. The magnetic separators 23 keep the oxygen separated from the hydrogen and the Brown's gas is enriched with ionized vapor thanks to the action of the plasma generator 25 and the suction tube 24. The plasma generator 25 causes a process plasma in high voltage (HT) and, for example, operates at a frequency between 3 Khz and 19 Khz with negative polarization from 20,000 V. The Brown gas thus obtained constitutes an ionized gas suitable to be supplied to an engine burner .
La FIG. 3 mostra mediante blocchi funzionali un sistema di generazione di potenza elettrica 300 comprendente l’apparato per la produzione di idrogeno gassoso 400 (REACT) sopra descritto, un motore 500 (M) in grado di produrre una potenza motrice collegato ad un alternatore 600 (ALT). Il motore 500 à ̈ ad esempio del tipo a ciclo Wankel o a turbina con un’energia prodotta, ad esempio da 5 a 30 kW/h. FIG. 3 shows through functional blocks an electric power generation system 300 comprising the apparatus for the production of gaseous hydrogen 400 (REACT) described above, an engine 500 (M) capable of producing a motive power connected to an alternator 600 ( ALT). The 500 engine is for example of the Wankel cycle or turbine type with an energy produced, for example from 5 to 30 kW / h.
L’apparato per la produzione di idrogeno gassoso 400 fornisce il combustibile (comburente e carburante) al motore 500 che, facendo uso di un bruciatore, produce in modo evidente al tecnico del settore una forza motrice che trasmessa all’alternatore 600 permette di generare energia elettrica (ad esempio, fino 5 kW/h). The apparatus for the production of gaseous hydrogen 400 supplies the fuel (comburent and fuel) to the engine 500 which, using a burner, clearly produces to the technician in the sector a driving force which, transmitted to the alternator 600, allows generate electricity (for example, up to 5 kW / h).
Questo esempio descritto à ̈ idoneo alla generazione di energia in ambito domestico, come, ad esempio, la generazione di corrente elettrica per l’alimentazione della rete domestica e la generazione di calore per il riscaldamento domestico. Ciononostante, l’apparato per la generazione di idrogeno gassoso 400 in accordo con gli insegnamenti dell’invenzione può essere impiegato per motori termodinamici, cogeneratori, turbine, bruciatori o altri utilizzatori. This example described is suitable for the generation of energy in the home, such as, for example, the generation of electricity for powering the home network and the generation of heat for domestic heating. Nevertheless, the apparatus for the generation of gaseous hydrogen 400 in accordance with the teachings of the invention can be used for thermodynamic engines, cogenerators, turbines, burners or other users.
L’apparato di produzione di idrogeno descritto risulta particolarmente vantaggioso. L’azione combinata della sonolisi, della fotolisi e dell’elettrolisi risulta estremamente efficiente. Inoltre, l’effettuazione dell’elettrolisi sul vapore e non, come avviene tradizionalmente, sull’acqua allo stato liquido apporta una notevole efficienza della produzione di gas di Brown come la Richiedente ha potuto valutare sperimentalmente. The described hydrogen production apparatus is particularly advantageous. The combined action of sonolysis, photolysis and electrolysis is extremely efficient. Furthermore, carrying out electrolysis on steam and not, as traditionally occurs, on water in the liquid state brings a considerable efficiency of Brown's gas production as the Applicant was able to experimentally evaluate.
Il mantenimento del gas di Brown in forma separata dall’acqua effettuato nel secondo stadio 200 mediante l’azione combinata di riscaldamento (fotopirolisi), radiazione elettromagnetica e campo magnetico ha mostrato di essere particolarmente vantaggioso. The maintenance of Brown's gas in a separate form from water carried out in the second stage 200 by means of the combined action of heating (photopyrolysis), electromagnetic radiation and magnetic field has proved to be particularly advantageous.
Si à ̈ rilevato sperimentalmente che dopo diversi giorni dalla sua produzione il gas di Brown ottenuto non si à ̈ ricombinato. Inoltre, la possibilità di aggiungere comburente mediante l’azione del generatore di plasma 25 rende l’apparato di produzione di idrogeno immediatamente utilizzabile (on demand) per l’alimentazione di combustibile ad un motore. Il combustibile ottenibile con l’apparato descritto risulta adatto a motori attualmente in uso. It was found experimentally that after several days from its production the obtained Brown gas did not recombine. Furthermore, the possibility of adding comburent through the action of the plasma generator 25 makes the hydrogen production apparatus immediately usable (on demand) to supply fuel to an engine. The fuel obtainable with the described apparatus is suitable for engines currently in use.
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CALO ET AL: "Comments on ''A new gaseous and combustible form of water,'' by R.M. Santilli", INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY, ELSEVIER SCIENCE PUBLISHERS B.V., BARKING, GB, vol. 32, no. 9, 23 May 2007 (2007-05-23), pages 1309 - 1312, XP022093256, ISSN: 0360-3199 * |
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Publication number | Publication date |
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